然而，日军的战斗力远超朱可夫的预期。九七式改坦克的防护与火力在山地战中优势明显，零式战机依旧牢牢掌握制空权，频繁轰炸苏军的反击部队与补给线。朱可夫的反击虽给日军造成了一定伤亡，但始终无法突破日军的核心防线，双方在诺门坎草原与张鼓峰山区陷入惨烈的拉锯战。
“日军的装甲协同与空中掩护做得非常好，我们的兵力优势被抵消了。”朱可夫在给莫斯科的电报中坦言。苏军虽投入了近两倍于日军的兵力，但由于指挥体系尚未完全理顺，士兵战术素养不足，再加上制空权丧失，反击屡屡受挫。日军则凭借高超的军事素养与默契的步坦协同，在局部战斗中屡屡占据上风，给苏军造成了巨大伤亡。
经过一个月的激战，朱可夫凭借源源不断的兵力补充，终于勉强稳住了防线，将日军挡在了预定战线之外，但苏军付出的代价极为惨重——累计伤亡超过6万人，坦克损失200余辆，战机几乎全军覆没。而日军仅伤亡3万余人，虽未能彻底突破苏军防线，却牢牢占据了战场主动权，实现了“暴打苏军”的战略目标。
诺门坎与张鼓峰两线的胜利，传回东京后，日军大本营一片狂喜。天蝗裕任亲自召开庆功大会，表彰参战部队：“陆军的英勇作战，证明了我们的装甲改革是完全成功的！大日本帝国的陆军，已经成为世界上最强大的地面力量！”
此前，日军海军因在黄海、东海被李辰的飓风级潜艇打得灰头土脸，舰船沉没、补给中断，在军政高层备受诟病；而陆军此次对苏作战大获全胜，一雪华北惨败的耻辱，彻底扭转了在高层中的话语权。一场围绕资源配置与军费分配的激烈争夺，在日军海陆两军之间爆发。
海军大臣米内光政在高层会议上辩解：“李辰的潜艇采用了未知的先进技术，我们的失利是技术差距导致，而非战力不足！请求天皇陛下增加海军军费，研发新型反潜舰船与战机，夺回制海权！”
刚上任的陆军大臣坂垣征四郎立刻反驳：“海军耗费了大量军费，却连支那人的潜艇都无法应对，简直是浪费资源！陆军在对苏作战中取得辉煌胜利，证明了装甲部队与地面力量的重要性！如今苏联是我们最大的威胁，理应将更多军费投入陆军，扩大装甲部队规模，推进陆军改革，彻底击败苏联！”
双方争论不休，互不相让。天皇裕忍权衡利弊后，最终做出决定：“陆军的胜利，为帝国赢得了荣誉与战略空间。即日起，将原计划拨付给海军的30%军费，调拨给陆军；同时，优先保障陆军的钢铁、石油等战略资源供应，支持陆军的进一步改革与扩编。”
天蝗的决策，让陆军彻底占据了上风。板垣征四郎当即下令，启动新一轮陆军改革：
扩编装甲部队：将现有4个独立装甲旅团扩编为装甲师团，计划在一年内组建8个装甲师团，配备1000辆九七式改坦克与500辆新型自行火炮；
优化指挥体系：吸收对苏作战的经验，选拔优秀军官，建立高效的协同指挥机制，摒弃僵化的战术思想；
提升后勤保障：建立专门的装甲部队补给线，研发新型油料与弹药，确保装甲集群的持续作战能力；
强化空中支援：与陆军航空队合作，研发专门用于对地攻击的强击机，配合装甲部队作战。
连李辰都没想到日军居然开了窍，不保守了，看来未来必须要小心对待了。